Zonscherende kometen behoren tot de meest spectaculaire en gevaarlijke objecten in ons zonnestelsel. Deze ijzige reizigers durven de ultieme gok te wagen: een vlucht langs de verzengende atmosfeer van de zon zelf. Voor zowel sterrenkundigen alsook amateur astronomen vormen ze een fascinerend studieobject, al zijn ze door hun extreme baan vaak alleen waarneembaar met speciale ruimtetelescopen.
Wat zijn zonscherende kometen?
Een zonscherende komeet, in het Engels een "sungrazer", is een komeet waarvan de baan zo dicht langs de zon voert dat het object door de buitenste lagen van de zonnesatmosfeer, de corona, scheert. Technisch gesproken spreken astronomen van een zonscherende komeet wanneer het perihelium (het punt in de baan dat het dichtst bij de zon ligt) zich binnen ongeveer 850.000 kilometer van het zonneoppervlak bevindt, hoewel sommige definities dit op 1,4 miljoen kilometer stellen. Om dit in perspectief te plaatsen: de zon heeft een straal van ongeveer 696.000 kilometer. Zonscherende kometen passeren de zon dus vaak op slechts enkele zonnestralen afstand, sommige zelfs zo dichtbij dat ze letterlijk door de corona vliegen. Bij deze extreme nabijheid worden ze blootgesteld aan temperaturen van meer dan een miljoen graden Celsius en aan intense straling. De meeste zonscherende kometen overleven deze helse passage niet. Ze verdampen volledig of breken uiteen in kleinere fragmenten die vervolgens ook verdampen. Slechts een select groepje, meestal de grotere exemplaren, slaagt erin aan de andere kant weer tevoorschijn te komen, zij het sterk gehavend en vaak aanzienlijk kleiner geworden.
De Kreutz-zonscheerders: de grootste familie
Verreweg de bekendste en grootste groep zonscherende kometen wordt gevormd door de Kreutz-zonscheerders, genoemd naar de Duitse astronoom Heinrich Kreutz (1854-1907). Kreutz bestudeerde eind negentiende eeuw de Grote Komeet van 1882 en ontdekte dat deze komeet vermoedelijk verwant was aan eerdere heldere kometen, waaronder de Grote Komeet van 1843. Hij concludeerde dat deze kometen allemaal fragmenten waren van één grote oorspronkelijke komeet die in het verleden uit elkaar was gevallen. De Kreutz-zonscheerders delen enkele opvallende kenmerken. Ze hebben allemaal vrijwel identieke baanelementen: een extreem langgerekte elliptische baan met een omlooptijd van ongeveer 500 tot 1000 jaar, een periheliumafstand van slechts 500.000 tot 1,2 miljoen kilometer, en een inclinatie (helling ten opzichte van het vlak van de ecliptica) van ongeveer 144 graden. Deze overeenkomsten wijzen erop dat al deze kometen inderdaad familieleden zijn, ontstaan uit de fragmentatie van één of meerdere grotere voorouderkometen.
Vóór de komst van ruimtetelescopen waren Kreutz-zonscheerders zeldzaam. Er waren er slechts enkele bekend, voornamelijk de spectaculaire heldere exemplaren die met het blote oog zichtbaar waren geweest. Dat veranderde drastisch met de lancering van de SOHO-satelliet (Solar and Heliospheric Observatory) in 1995. Deze zonneobservatoriesatelliet heeft tot nu toe meer dan 4000 kometen ontdekt, waarvan het overgrote deel Kreutz-zonscheerders zijn. Deze ontdekkingen hebben aangetoond dat er een continue stroom van kleine Kreutz-fragmenten naar de zon reist. De onderzoekers hebben binnen de Kreutz-familie verschillende subgroepen geïdentificeerd, die waarschijnlijk verschillende fragmentatiemomenten vertegenwoordigen. De meeste kleine Kreutz-zonscheerders die SOHO detecteert hebben een doorsnede van slechts enkele meters en verdampen volledig tijdens hun passage.
Andere zonscherende families
Hoewel de Kreutz-groep veruit de grootste is, zijn er ook andere families van zonscherende kometen geïdentificeerd. De Meyer-groep, de Marsden-groep, de Kracht-groep en de Kracht 2a-groep zijn kleinere families die elk hun eigen karakteristieke baanelementen hebben. Net als de Kreutz-zonscheerders zijn ook deze groepen waarschijnlijk ontstaan door fragmentatie van grotere voorouderkometen. Daarnaast zijn er ook zonscherende kometen die niet tot een bekende familie behoren. Deze solitaire zonscheerders volgen unieke banen en zijn mogelijk restanten van kometen die slechts één keer fragmenteerden of die hun baan door gravitationele verstoringen hebben veranderd.
Waar komen zonscherende kometen vandaan?
De oorsprong van zonscherende kometen is nauw verbonden met de oorsprong van alle kometen in ons zonnestelsel. De meeste kometen komen uit twee grote reservoirs: de Kuipergordel, een schijfvormige verzameling ijzige objecten voorbij de baan van Neptunus, en de Oortwolk, een sferische wolk van komeetkernen die zich uitstrekt tot wel 100.000 astronomische eenheden van de zon (een astronomische eenheid is de afstand aarde-zon, ongeveer 150 miljoen kilometer). Zonscherende kometen hebben waarschijnlijk een complexe geschiedenis. De meest gangbare theorie voor de Kreutz-zonscheerders is dat ze afstammen van een enorme komeet die zich in de Oortwolk bevond en enkele duizenden jaren geleden naar het binnenste zonnestelsel werd gestuurd. Deze reusachtige voorouderkomeet brak tijdens een of meerdere passages langs de zon uiteen in grote fragmenten. Deze grote fragmenten maakten vervolgens hun eigen periheliumpassages en braken op hun beurt weer uiteen in kleinere stukken.
Dit cascadeproces van fragmentatie heeft geleid tot de enorme zwerm kleine fragmenten die we nu waarnemen. Computermodellen suggereren dat de oorspronkelijke Kreutz-komeet een doorsnede van tientallen kilometers moet hebben gehad. Eén van de hypothesen is dat deze komeet fragmenteerde tussen 326 voor Christus en 1106 na Christus, gebaseerd op historische waarnemingen van uitzonderlijk heldere kometen. De vraag hoe kometen überhaupt in een zonscherende baan terechtkomen is interessant. Een komeet die vanuit de Oortwolk komt heeft aanvankelijk een zeer langgerekte baan die ver voorbij Pluto reikt. Door gravitationele interacties met de planeten, vooral Jupiter, kan de baan van een komeet drastisch veranderen. In sommige gevallen kan dit ertoe leiden dat het perihelium steeds dichter bij de zon komt te liggen, totdat de komeet een zonscherende baan heeft. Een andere mogelijkheid is dat kometen die al relativamente dicht bij de zon passeren, door een gedeeltelijke fragmentatie een ongelijkmatige massa krijgen. Dit kan een raketeffect veroorzaken wanneer ijs verdampt, waardoor de baan verandert. In sommige gevallen kan dit ertoe leiden dat fragmenten in een nog extremere zonscherende baan terechtkomen.
Waarom zijn zonscherende kometen belangrijk?
Voor astronomen zijn zonscherende kometen om verschillende redenen fascinerend. Ten eerste bieden ze een unieke kijkje in de samenstelling en structuur van kometen. Tijdens hun passage langs de zon worden kometen blootgesteld aan extreme omstandigheden die hun binnenste blootleggen. Door te observeren hoe ze fragmenteren en verdampen, kunnen wetenschappers meer leren over de interne opbouw van deze overblijfselen uit de geboorte van het zonnestelsel. Ten tweede helpen zonscherende kometen ons te begrijpen hoe komeetfamilies ontstaan en evolueren. De verschillende Kreutz-subgroepen vertellen een verhaal van herhaaldelijke fragmentatie over duizenden jaren, een proces dat we nog steeds niet volledig begrijpen. Ten derde dragen zonscherende kometen mogelijk bij aan het stof in de interplanetaire ruimte en aan het materiaal dat in de zon terechtkomt. Hoewel elke individuele kleine zonscherende komeet weinig massa heeft, is het gecombineerde effect van duizenden kometen per jaar mogelijk meetbaar.
